宣城校区2014级化工与制药类专业导论.ppt

实践性教学,杨 保 俊 化工学院副院长、教授 E-mail: bj_,2014级化学工程与工艺 专业导论,主要内容,实验教学为正确认识物质及其变化规律提供实验事实，具有目的性、探索性和易感知性的特点。 实践教学的目的 “三基”（基本原理、基本方法、基本操作） “三能”（学习能力、实践能力、创新能力） 通过演示实验，掌握基本能力 （三基） 通过设计实验，培养思维能力 通过创新实验，培养创新能力,一、实践性教学环节的地位,1、化学是一门以实验教学为基础的自然科学,2、化学工程与工艺专业的实践性 化学工业：利用化学反应来改变物质的组成和结构，以获得生产资料和 化学产品的生产部门。,三传一反： 动量传递：流体的流动和输送，悬浮液的沉降和过滤等。 热量传递：加热、冷却、蒸发、冷凝、热交换等。 质量传递：溶解、结晶、萃取、蒸馏、吸收、吸附等。 化学反应过程,对化工生产过程的研究，形成了两大工程技术学科： 1）化学工艺学 2）化学工程学,？ 化工 Chemical Technology 化学工艺 Chemical Engineering 化学工程 Chemical Industry 化学工业 The School of Chemical Engineering-化工学院,原料处理：将原料经净化、提浓、混合、粉碎等多种不同的预处理，使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格。 化学反应：这是生产的关键步骤。预处理原料在一定温度、压力等条件下进行反应，达到所要求的反应转化率和收率，获得目的产物或其混合物。反应类型可以是氧化、还原、复分解、磺化、焙烧等。 产品精制：将化学反应得到的混合物进行分离，除去副产物或杂质，以获得符合组成规格的产品。,化学工艺：即化工技术或化学生产技术，是指将原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括实现这一转变的全部措施。可概括为三个步骤：,上述步骤所要求的化学或物理转变，需在特定设备和一定操作条件下完成。,化学工艺学：按照不同产品的种类，分别研究生产过程中的原料特点、生产原理、工艺流程以及最佳生产条件、产品质量、各种生产设备。 （原料处理、化学反应、产品精制）,工艺流程：工业生产中，从原料到成品制备过程的各项工序安排的 程序，称为流程，或工艺流程。,化学工程：研究化学工业和其它过程工业 （process industry）生产中所 进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。 是指从石油、煤、天然气、盐、矿物和粮食、木材、水、空气等基本的原料出发，借助化学过程或物理过程，改变物质的组成、性质和状态，使之成为多种价值较高的产品，如化肥、汽油、润滑油、合成纤维、合成橡胶、塑料、烧碱、纯碱、水泥、玻璃、钢、铁、铝、纸浆等等。,化学工程学,单元操作（unit operation） 化工产品种类繁多，生产方法也千差万别，但可以分解、归纳成若干原理相同（或相似）的基本单元操作。 研究这些基本单元操作过程的工程原理，寻找其内在规律，解决生产过程中所需要的设备及操作中的优化、过程放大等等问题，就构成了一门新的工程技术学科，化学工程学。,George E. Davis taught the first chemical engineering course. It was given in Manchester, England in 1887.,基于以上两点，本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、汽车、机电炼油、煤转化、天然气转化、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。,化学工程与工艺专业的特点,工程特色显著：对化学反应、化工单元操作、化工过程与设备、工艺过程系统模拟优化等知识贯穿结合，使学生具有设计、优化与管理能力； 专业口径宽、覆盖面广：使学生具有从事科学研究、产品开发的能力，在精细化学品、涂料及应用、高分子化工与工艺等方面更有研发和应用能力。,专业沿革 本专业前身为无机化工专业，创建于1958年10月，是我校办学历史最悠久的专业之一。 1992年，更名为化工工艺专业 1998年，更名为化学工程与工艺专业 2011年，通过教育部组织的“工程教育专业认证”，有效期6年 安徽省特色专业 2013年，国家卓越工程师培养计划试点、安徽省综合改革试点专业 专业培养方向 高分子化工 化学工程 精细化工 化学工艺 学科支撑 两个二级学科博士学位授权点（材料化学工程、生物质化学与化工） 一个一级学科硕士授权点（化学工程与技术） 安徽省重点学科 化学工艺，“化学工程”工程硕士授权领域,办学56年来，已为化工行业培养了7000余名毕业生。,中石化茂名分公司 总经理：余夕志,中国工程院院士 徐南平,专业培养目标 本专业培养德、智、体全面发展、具备化学工程与工艺专业知识，较强社会责任感、良好职业道德和综合素质，国际视野开阔，能在化工、环保、材料、能源、轻工、医药、冶金等相关行业从事产品研制与开发、工程设计、技术开发、生产技术管理、科学研究、产品营销等方面工作，工程实践能力强、具有创新精神和创业意识的高级工程技术人才。,专业培养基本要求 本专业学生主要学习化学工艺、高分子化工与精细化工等学科的基本理论、基本知识，受到高分子化工或精细化工、化学工艺等专业方向实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练，掌握对高分子化工或精细化工新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的基本能力。,专业特色 秉承合肥工业大学“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的人才培养特色，围绕现代化学工业对化学工程与工艺专业技术人才的要求，按照“厚基础、宽口径、重实践、有特色”的人才培养模式，建立并完善“四年不断线、循序渐进的三层次”实践教学体系，突出工程实践能力培养；开展各类科技创新实践活动，强化创新能力和创业意识培养；服务地方区域经济，产学研紧密结合培养工程技术人才。,二、实践性教学环节的内容与要求,1、实践教学体系 秉承合肥工业大学“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的人才培养特色，以培养工程实践能力强、具有创新能力和创业意识的化工类高级工程技术人才为目标，通过多年来的实践教学改革与实践，构建并形成了特色鲜明的“从理论到实践、从设计到工程、从综合到创新”的 “四年不断线、循序渐进”的“三层次”一体化实践教学体系，探索并形成实践教学与工程实际、科学研究、创新活动相结合的“三结合”实践教学新模式。,四年不断线的实践教学体系,三层次实践教学体系,基础层次：通过基础化学、基础化工课程实验和综合（或设计）实验，以及工程训练、认识实习、化工原理课程设计等实践教学环节，侧重于基本实验方法、操作技能和初步工程概念培养。,三层次实践教学体系,提高层次：通过专业课程和综合（设计）实验、化工工程实训、专业课程设计、毕业实习、课外科技活动（如化工原理设计大赛等）等实践教学环节，着力培养学生的专业技能和初步工程实践能力。,三层次实践教学体系,创新层次：通过毕业设计（论文），创新基金、创新创业大赛等系列创新实践活动，主要加强学生工程实践能力、创新能力和创业意识的培养。,实践教学体系的构建过程中，充分利用现有资源，在课内实践创新能力培养及大学生科技创新第二课堂中发挥着重要的作用。,课内实践创新能力培养 基础化学实验：着力培养学生的基本实验方法、操作技能； 基础化工实验：开设化工原理、化工仪表等课程实验，侧重于化工基本操作方法 、技能和初步工程概念培养； 化工设计基地：开设化工原理、专业课程设计、化工模拟设计等，着重培养学生 的工程设计能力； 专业实验：专业实验技能的培养; 生产实习、毕业实习、毕业设计（论文）等。,大学生科技创新第二课堂,化工基础知识竞赛 基础化学实验技能竞赛 化工原理竞赛暨“安利合成革杯”化工设计大赛 本科生创新实验竞赛 环保创意大赛 学术科技作品竞赛 大学生创业计划竞赛等各类科技竞赛活动,大学生创业计划竞赛 大学生课外学术科技作品竞赛 “三井杯”全国大学生化工设计竞赛 各类大学生创新计划项目,2、实践教学环节 实验 基础化学实验、基础化工实验、专业实验 实习 金工实习、生产实习、毕业实习 课程设计：化工原理课程设计、专业课程设计 毕业设计（论文） 其他实践性教学环节：入学教育、社会实践、公益劳动等,2.1 实验 实验，区别于试验，实验是为了解决文化、政治、经济及其社会、自然问题，而在其对应的科学技术研究中用来检验或者验证某种新的假说、假设、原理、理论而进行的明确、具体、可操作、有数据、有算法、有责任的技术操作行为。通常实验要预设“实验目的”、“实验环境”，进行“实验操作”，最终以“实验报告”的形式发表“实验结果”。 区别于“试验”，它指的是为了了解未知事物（或别人已知但自己未知的事物）的性质而进行的试探性操作。试验，是实验的一种，大多带有不同程度的盲目性。 实验教学环节共函盖: 基础化学实验、基础化工实验、专业实验三大类实验教学。,2.1.1 基础化学实验,无机化学实验（24） 有机化学实验（36） 分析化学实验（24） 物理化学实验（36） 生物化学实验（12）,总学时：132 基础化学实验是本专业一门实验必修课，可概括为：以实验为手段来了解基础化学中的重要原理、元素、及其化合物的性质、无机化合物的制备、分离纯化及分析鉴定，以及化学热力学、电化学、动力学、表面现象和物质结构等主要的学科分支。 基础实验：掌握实验的基本操作、基本技术和基本技能，学习并掌握四大化学的基本理论和基本知识。 综合实验：学生可以直接观察到大量的化学现象，经过思维、归纳、总结，从感性认识上升到理性认识，学习化学实验的全过程，综合培养学生动手、观察、查阅、记忆、思维、想象及表达等全部智力因素，从而使学生具备分析问题、解决问题的独立工作能力。,无机化学实验 无机化学是研究无机物的组成、结构、性质和无机化学变化与过程的一门科学，是化工、材料、冶金等专业的一门必修基础课。 无机化学实验的主要任务是： 通过实验加深学生对的无机物的组成、结构、性质的认识，培养学生理 论联系实际的能力。 使学生学会无机化学常用的实验技术，提高学生的实验操作技能和独立 工作能力。 培养学生查阅手册、处理实验数据和撰写实验报告的能力，使学生接受 初步的实验研究方法的训练。,有机化学实验 有机化学是研究有机物的组成、结构、性质和有机化学变化与过程的一门科学，是化工、材料、冶金等专业的一门必修基础课。 通过有机化学实验课，使学生受到下列训练：掌握基本操作，正确使用仪器，取得正确实验数据；正确记录、处理数据和表达实验结果的能力；认真观察实验现象进而分析判断、逻辑推理、作出结论的能力；实事求是的科学态度，严谨细致的工作作风。,分析化学实验 分析化学是研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学。 化学分析法是以化学反应为基础的一类方法，而仪器分析是借助于光电仪器来测量试样溶液的光学、电学性质来求出待测组分含量的一类方法。学生通过各种类型的化学、仪器分析实验，观察到一些实验现象，并将获得一些需要的正确数据。,物理化学实验 物理化学基本内容涉及化学热力学、电化学、动力学、表面现象和物质结构等主要分支，通过物理化学实验不仅要加深对物理化学基本理论和概念的理解，更力求使学生在实验方法和实验技术方面得到较全面的训练。使学生学会常用的物理方法和测试技术，使学生受到基本的实验研究方法的训练。培养学生查阅手册、处理实验数据和撰写实验报告的能力，提高学生的实验操作技能和独立工作能力。通过实验数据的处理和实验结果的分析与归纳，增强解决实际化学问题的能力。,2.1.1 基础化学实验,化学综合实验,化工原理实验 化工原理是一门工程应用科学，它利用自然科学的原理来考察、研究化工单元操作中的实际问题，研究强化过程的方法，寻找开发新技术的途经。 与一般化学实验相比，化工原理实验具有显著的工程特点，每个实验项目都相当于化工生产中的一个单元操作，通过实验既能有助于建立工程概念，同时，可以在实验过程中更实际、更有效地学到工程实验方面的原理及测试手段，发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系。因此，在实验课的全过程中，学生在思维方法和创新能力方面都得到培养和提高，为今后的工作打下坚实的基础。,2.1.2 基础化工实验,化工原理实验目的 1、验证化工单元操作的基本理论与经验公式，将书本知识转变为感性知识，并使学生在运用理论对实验进行分析的过程中巩固和加深对课程教学内容的理解。 2、通过实验环节熟悉化工单元操作设备的结构、性能，掌握测试方法，培养学生的实际操作技能。 3、在实验环节中学习如何根据实验任务制订实验方案，学会如何控制和测量操作参数，如何获得准确、完整的数据，以及如何整理、分析实验数据与结果，从而使学生掌握科学实验的全过程，提高学生独立分析与解决问题的能力，为今后从事科学研究活动打下良好的基础。,演示型实验 实验一 静力学实验 实验二 柏努利实验 实验三 边界层演示实验 实验四 塔板水力学性质演示实验 验证型实验 实验一 流体流型的观察与测定 实验二 流体流动阻力的测定 实验三 离心泵特性曲线的测定 实验四 过滤常数的测定 实验五 传热系数的测定 实验六 填料吸收塔流体力学性能的测定 实验七 填料吸收塔体积传质系数的测定 实验八 板式塔精馏实验 实验九 干燥实验,综合型实验 实验一 无机膜分离实验 实验二 离心泵计算机采集及自动控制 实验三 微粉的粒度分级及粒度测定,基础化工实验室,自力更生 勤俭建室 扬我所长 彰现特色 基础化工实验室具有优良的自制设备传统。目前已完成了第三代自制设备的研究、设计和制造并已进入应用阶段，自主研制了“传热”、“干燥”、“吸收”、“过滤”、“微粉粒度的分布及测定”等五类实验装置。,2.1.3 专业实验,加深对化工热力学、化学（聚合）反应工程、工艺学，以及专业课程中基本原理的理解，熟悉其在工程中的运用，学习并掌握有关仪器、设备的安装、使用；熟悉并掌握一些典型基础数据测定、相关基础理论数学模型建立方法、工程化过程集成优化、现代分析测试手段等基本实验技能和实验方法。培养学生的科学、严谨、踏实的工作作风。,化学工程与工艺专业公共专业实验（60学时）,化学工程与工艺专业模块专业实验（36学时）,化工工程与工艺专业实验室,依据教学计划中专业培养方向的调整，适时更新专业实验项目和教学内容，注重吸收先进兄弟院校的实验教学经验，所有新开实验均经过广泛调研，力求避免盲目低水平建设；注重将教师的科研成果转化为实验教学内容。,化学工程实验室,单釜与三釜串联返混性能测定,汽液相平衡数据的测定,CO中低温串联变换,2.2 实习 包括：金工实习、生产实习、毕业实习,2.2.1 金工实习 是全校各工程类专业基本实践环节。教学目的是： 1、了解现代机械制造工业的生产方式和工艺过程。了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用。 2、 在工程材料主要成形加工方法和主要机械加工方法上，具有初步的独立操作技能。 3、在了解、熟悉和掌握一定的工程基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强学生的工程实践能力、创新意识和创新能力。 4、进行思想作风教育，培养和锻炼劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高学生整体综合素质。,2.2.2 生产实习和毕业实习,工科院校学生的校外生产实习，是实现人才培养目标不可缺少的重要实践性教学环节。 专业实习是本科教育的主要实践性教学环节。通过对化工装置的现场观摩、考察、分析、研究，为学习专业课打下感性基础；或辅助理解专业课程中的基本概念和基本理论，同时了解社会及专业发展现状，促进理论联系实际，培养实践能力，提高学生综合素质。 专业实习分为生产实习和毕业实习，前者安排在进入专业课学习之前，后者安排在专业课程学习过程之中。,生产实习 是本科教育的主要实践性教学环节。通过对化工装置的现场考察、观摩，为学习专业课打下感性基础，同时了解社会及专业发展现状，促进理论联系实际，培养学生实践能力，提高学生综合素质。 生产实习的目的是使学生在学习了专业基础课之后，通过实习，巩固所学的专业基础课知识；获得本专业的初步感性知识；培养学生理论联系实际的能力；为下一阶段的专业课学习打下一定的实践基础。,毕业实习 是本科教育的主要实践性教学环节。通过实习，了解社会及专业发展现状，促进理论联系实际，培养学生实践能力，提高学生综合素质。 1、培养学生理论联系实际、分析与解决化工生产实际问题的能力； 2、收集毕业设计（论文）资料，为毕业设计（论文）作准备 3、了解社会及专业发展现状，了解生产管理知识，加强学生实践能力培养，提高学生综合素质。,基本要求 1、系统了解化工公司（厂）总体布局和基本建设。 2、学习炼油、石油化工、煤化工，及其下游产品生产技术工艺原理、过程与自动控制。 3、熟悉典型化工生产工艺设备、包括管道、阀门、仪器仪表等一般设施和新装备发展。 4、学习产品质量检测控制和商业化特性、工业生产过程技术经济指标和安全环境影响行为。 5、画出主要工序的管道仪表工艺流程图。 6、了解公用工程设置、化工生产管理等方面的知识。 7、运用所学前沿知识和新技术分析现有炼油、石油化工、煤化工，及其下游产品加工工艺过程与控制的可持续性发展特性。,在专业实习过程中，需要了解的主要内容 （1）化工生产的基本安全知识； （2）某一具体化工生产工艺的基本流程； （3）某一具体化工生产各步骤的基本原理； （4）某一具体化工生产过程中各主要设备的基本结构； （5）某一具体化工生产工艺过程中能量综合利用情况。,与本专业有固定合作关系的实习基地,2.3 课程设计,化工设计实践教学，旨在对学生进行现代工程设计思想、设计方法、计算机辅助应用和工程语言表达等的综合训练，使学生了解和初步掌握化工设计的总原则与方法、化工设计程序与文件编制、过程组织与分析、物料与热量衡算及能级匹配使用、过程控制、化工过程安全与健康、化工生产过程的技术经济分析等方面的内容。 与东华工程科技有限公司和安徽省化工设计院等建立长期合作关系，共同成立工程设计课程组，共同承担培养学生设计能力的工作。 化工工程与工艺专业的课程设计，主要由以下两个教学环节组成：,时间：3周 是在完成化工原理课程基础上进行的一次综合性训练的教学环节; 主要内容：典型单元操作中某一工艺过程的工艺计算、主要设备结构尺寸的计算及选择、辅助设备的设计计算及选型。,2.3.1 化工原理课程设计,化工原理课程设计：三效蒸发工序流程图,蒸发器装配图,时间：3周 是学习了化工热力学化学工艺学化学反应工程等专业课程后进行的一次实践教学活动。 主要内容：工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、设备工艺计算、化工管道及定型设备设计、工艺流程图设计和设备平面布置设计等。 通过课程设计使学生得到从事化工工艺设计的基本训练, 培养学生综合运用基础理论、专业理论和专业知识的能力以及提高工程设计能力和科技创新能力。,2.3.2 化工工艺专业课程设计,年产五万吨合成氨合成工段工艺设计（工艺流程图）,在由中国化工学会、中国化工教育协会、教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会主办、中国石化和三井化学公司的冠名赞助的“中国石化三井化学杯”全国大学生化工设计竞赛中，2012年获得全国二等奖1项，三等奖3项；同时获得华中赛区一等奖1项，二等奖3项，三等奖7项。2013年获得全国二等奖1项、三等奖5项、优秀作品将4项；获华中赛区一等奖1项，二等奖5项，三等奖4项的好成绩。 有来自清华大学、浙江大学、天津大学、华东理工大学等120所高校。,2.4 毕业设计（论文）（16周） 毕业论文（设计）是高等学校本科人才培养计划的重要组成部分，是对学生综合运用学科的理论、知识与方法的全面检验，是集中训练学生的科学研究能力和创新能力、实现本科培养目标的重要教学环节以及毕业和学位资格认证的重要依据。本专业的毕业环节以专业科研优势方向为依托，实施一人一题和师生双向选择机制，规范化管理（包括题目筛选与检查、导师资格审查、生师比控制、跟踪监督与检查等）严把质量关。形成了以下毕业环节指导和管理模式。,2.4 毕业设计（论文） （1） 提前一学期进入论文阶段 （2） 实施指导导师申报、院系审批的论文题目准予制度 （3） 实现教师和学生的双向选择，并适度跨专业选题和指导学生 （4）实施学校-院-系负责人的三级不定期检查制度，及时发现并解决问题 （5） 注重学生综合能力和创新精神的培养 （6） 规范毕业论文质量 （7） 注重评优的带动作用 （8） 严格答辩和检查